Как строить графики функций в Wolfram. Как строить графики функций в Wolfram Решение различных систем уравнений, неравенств и уравнений

+
сложение
-
вычитание
*
умножение
/
деление
^
возведение в степень
solve
решение уравнений, неравенств,
систем уравнений и неравенств
expand
раскрытие скобок
factor
разложение на множители
sum вычисление суммы членов последовательности
derivative дифференцирование (производная)
integrate интеграл
lim предел
inf бесконечность
plot построить график функции
log (a , b ) логарифм по основанию a числа b
sin, cos, tg, ctg синус, косинус, тангенс, котангенс
sqrt корень квадратный
pi число "пи" (3,1415926535...)
e число "е" (2,718281...)
i Мнимая единица i
minimize,
maximize
Нахождение экстремумов функции (минимумов и максимумов)
Примеры решения задач онлайн с помощью WolframAlpha

1. Решение рациональных, дробно-рациональных уравнений любой степени, показательных, логарифмических, тригонометрических уравнений.
Пример 1 . Чтобы решить уравнение x 2 + 3 x - 4 = 0, нужно ввести solve x^2+3x-4=0
Пример 2. Чтобы решить уравнение log 3 2x = 2 , нужно ввести solve log(3, 2x)=2
Пример 3. Чтобы решить уравнение 25 x -1 = 0.2 , нужно ввести solve 25^(x-1)=0.2
Пример 4. Чтобы решить уравнение sin x = 0.5 , нужно ввести solve sin(x)=0.5

2. Решение систем уравнений.
Пример . Чтобы решить систему уравнений

x + y = 5,
x - y = 1,

нужно ввести solve x+y=5 && x-y=1
Знаки &&

3. Решение рациональных неравенств любой степени.
Пример . Чтобы решить неравенство x 2 + 3 x - 4 < 0, нужно ввести solve x^2+3x-4 0,

нужно ввести solve x^2+3x-4 0
Знаки && в данном случае обозначает логическое "И".

5. Раскрытие скобок + приведение подобных в выражении.
Пример . Чтобы раскрыть скобки в выражении (c+d ) 2 (a-c ) и привести подобные, нужно
ввести expand (c+d)^2*(a-c) .

6. Разложение выражения на множители.
Пример . Чтобы разложить на множители выражение x 2 + 3 x - 4, нужно ввести factor x^2 + 3x - 4 .

7. Вычисление суммы n первых членов последовательности (в том числе арифметической и геометрической прогрессий).
Пример . Чтобы вычислить сумму 20 первых членов последовательности, заданной формулой a n = n 3 +n , нужно ввести sum n^3+n, n=1..20
Если нужно вычислить сумму первых 10 членов арифметической прогрессии , у которой первый член a 1 = 3, разность d a1=3, d=5, sum a1 + d(n-1), n=1..10
Если нужно вычислить сумму первых 7 членов геометрической прогрессии , у которой первый член b 1 = 3, разность q = 5, то можно, как вариант, ввести b1=3, q=5, sum b1*q^(n-1), n=1..7

8. Нахожд ение производной.
Пример . Чтобы найти производную функции f (x ) = x 2 + 3 x - 4, нужно ввести derivative x^2 + 3x - 4

9. Нахожд ение неопределенного интеграла.
Пример . Чтобы найти первообразную функции f (x ) = x 2 + 3 x - 4, нужно ввести integrate x^2 + 3x - 4

10. Вычисление определенного интеграла.
Пример . Чтобы вычислить интеграл функции f (x ) = x 2 + 3 x - 4 на отрезке ,
нужно ввести integrate x^2 + 3x - 4, x=5..7

11. Вычисление пределов.
Пример . Чтобы убедиться, что

введите lim (x -> 0) (sin x)/x и посмотрите ответ. Если нужно вычислить какой-то предел при x , стремящемся к бесконечности, следует вводить x -> inf .

12. Исследование функции и построение графика .
Пример . Чтобы исследовать функцию x 3 - 3 x 2 и построить ее график, просто введите x^3-3x^2 . Вы получите корни (точки пересечения с осью ОХ ), производную, график, неопределенный интеграл, экстремумы.

13. Нахождение наибольшего и наименьшего значений функции на отрезке .
Пример . Чтобы найти минимальное значение функции x 3 - 3 x 2 на отрезке ,
нужно ввести minimize (x^3-x^2), {x, 0.5, 2}
Чтобы найти максимальное значение функции x 3 - 3 x 2 на отрезке ,
нужно ввести maximize (x^3-x^2), {x, 0.5, 2}

Запрос в Wolfram|Alpha : global maxima sin(x)

:

Вы также можете построить построить множество графиков, задав соответствующие запросы:

Запрос в Wolfram|Alpha : Plot sin(x), sin(2x), sin(3x)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


Запрос в Wolfram|Alpha : Plot sin(x), sin(sin(x)), sin(sin(sin(x))), sin(sin(sin(sin(x)))), sin(sin(sin(sin(sin(x)))))

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


?

Запрос в Wolfram|Alpha : Contourplot sin(x/|y| - y/|x|) from x = -pi to pi and y = -pi to pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


?

Запрос в Wolfram|Alpha : Plot3d sin(x - y) / sin(x + y) from x = -2pi to 2pi and y = -2pi to 2pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


Запрос в Wolfram|Alpha : Polar plot r = 1 + sin(100 theta)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Результат последнего запроса, полученный в Wolfram|Alpha имеет вид:

Вы также можете с легкостью построить более сложные выражения, зависящие от функции синус, например:
, где {y} - дробная часть числа y.

Запрос в Wolfram|Alpha : Plot frac(1/frac(1/sin(x)))

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


Запрос в Wolfram|Alpha : Plot sin (x!)! from x = -3 to 3

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


. (всего 101 член)

Запрос в Wolfram|Alpha : Plot nestlist(sin, 1., 100)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


x=max(sin(t), cos(pi t)), y=max(cos(t), sin(pi t))} t = 0 до 100

Запрос в Wolfram|Alpha : Parametric plot {max(sin(t), cos(pi t)), max(cos(t), sin(pi t))} from t = 0 to 100

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


sin(sin(x + i y)) при x =-? до? и y =-? до?

Запрос в Wolfram|Alpha : Plot3d sin(sin(x + i y)) from x=-pi to pi and y =-pi to pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


r = min(sin(x), sin(sqrt(2) x), sin(sqrt(3) x), sin(sqrt(5) x)) при x = 0 до 100 ?

Запрос в Wolfram|Alpha : Polar plot min(sin(x), sin(sqrt(2) x), sin(sqrt(3) x), sin(sqrt(5) x)) from x = 0 to 100 pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


r = exp(sin(theta)) - 2 cos(4 theta) + sin^5(theta/12 - pi/24)

Запрос в Wolfram|Alpha : Polar plot r = exp(sin(theta)) - 2 cos(4 theta) + sin^5(theta/12 - pi/24)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


{sin(s + pi/2) + sin(s + pi/2)sin (t + pi/2)/2, sin(s) + sin(s)sin (t + pi/2)/2, sin (t)/2} при s = 0 до 2? и t = 0 до 2?

Запрос в Wolfram|Alpha : Parametric plot3D {sin(s + pi/2) + sin(s + pi/2)sin (t + pi/2)/2, sin(s) + sin(s)sin (t + pi/2)/2, sin (t)/2} from s = 0 to 2pi and t = 0 to 2pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

А также можете использовать синтаксис Mathematica для задания многих выражений и их обработки:
{Re(sin(x + iy)), Im(Sin(x + iy))}

Запрос в Wolfram|Alpha : StreamDensityPlot[{Re], Im]}, {x, -Pi, Pi}, {y, -Pi, Pi}, ColorFunction -> “ThermometerColors”]

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


при k=0,1,2,3,...,30 пурпурного цвета

Запрос в Wolfram|Alpha : Plot, {k, 0, 30}],{x, 0, Pi/2}] in purple

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Мы можем вычислять какие-то конкретные значения функции синус, скажем

Запрос в Wolfram|Alpha : sin(pi/88)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Можно спросить у Wolfam|Alpha имеют ли какие-то выражения определенные свойства или форму:
?

Запрос в Wolfram|Alpha : Is sin(2/3) algebraic?

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Запрос в Wolfram|Alpha : Toradicals(sin(pi/(2^4 3 5)))

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Можно искать периоды различных функций:

Запрос в Wolfram|Alpha : Period of sin(x)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Запрос в Wolfram|Alpha : Period of sin(x)+2sin(2x)+3sin(3x)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

А также находить максимумы и минимумы функций, содержащих функцию синус:

Запрос в Wolfram|Alpha : Minimize sinx + |x|

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


Найти максимум функции (sin(x)/x)^2 находящийся между точками? и 4?

Запрос в Wolfram|Alpha : Maximize (sin(x)/x)^2 between pi and 4 pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Мы также можем построить как двумерные, так и трехмерные фигуры Лиссажу:
{sin(11t), sin(13t)}

Запрос в Wolfram|Alpha : Parametric plot {sin(11t), sin(13t)}

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :


{sin(2t), sin(3t), sin(5t)} from t = 0 to 2pi

Запрос в Wolfram|Alpha : Parametric plot {sin(2t), sin(3t), sin(5t)} from t = 0 to 2pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Результат запроса Parametric plot {sin(11t), sin(13t)} о котором говорилось выше:

Можно не только строить кривые, но и вычислять их кривизну:
{sin(3t), sin(4t)} в точке t = 1

Запрос в Wolfram|Alpha : Curvature of {sin(3t), sin(4t)} at t = 1

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Найти координаты точек перегиба кривой:
{sin(t), sin(2t)} при t = 0 до?

Запрос в Wolfram|Alpha : Arc length {sin(t), sin(2t)} from t = 0 to pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Длина дуги полярной кривой r = phi sin(phi) при phi = 0 до 12?

Запрос в Wolfram|Alpha : Arc length r = phi sin(phi) from phi = 0 to 12pi

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Ниже представлен результат, который выдает Wolfram|Alpha на предыдущий запрос о длине кривой, заданной в полярной системе координат:

Можно найти точки возврата некоторой функции:

Запрос в Wolfram|Alpha : Corners |sin(x)|

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Или проверить функцию на периодичность:
?

Запрос в Wolfram|Alpha : Periodicity sin(4x + pi/3)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Есть множество математических формул, которые могут потребоваться. Рассмотрим несколько конкретных примеров:

Запрос в Wolfram|Alpha : Trig reduce sin(x)^10

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Запрос в Wolfram|Alpha : Trig expand sin(10x)

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Точно также можно получить основные формулы тригонометрии:

Запрос в Wolfram|Alpha : Half-angle formulas sinx

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) :

Запрос в Wolfram|Alpha : Double-angle formulas sinx

Код на языке Wolfram Language (Mathematica) .

Спрашивать ВольфрамАльфу следует на английском. Хотя некоторые вопросы она понимает и на русском: вот спросите ее, что такое число (вопрос, конечно, философский). Но лучше выучить два-три десятка английских слов — и легко, и полезно. Кому тяжело и неполезно, но надо — скачайте сокращенный перевод запросов, касающихся математики:

Скачать

Краткий справочник математических запросов WolframAlpha на русском языке: Яндекс-Диск

Перечислим основные запросы.

Построение графиков

График функции одной переменной: plot x^3 - 6x^2 + 4x + 12 [запрос ]


Система выдаст график сразу в двух специально подобранных для каждой функции масштабах — можно и поближе рассмотреть, и с высоты орлиного полета.

Несколько функций в одной системе координат: plot sin x, cos x, tan x [запрос ]

График функции двух переменных: plot sin x cos y [запрос ]


Впрочем, трехмерные графики google строит эффектнее . Еще пример .

Можно попросить решить неравенство: plot |x|^3+|y|^3 < 1

Рядом с каждым графиком и таблицей есть набор кнопок, большая часть которых не работает в бесплатном аккаунте. Кнопка «Copyable plaintext» работает и позволяет скопировать код на языке Wolfram Language. Этот код можно затем использовать в системе Matematica.

Площадь фигуры, ограниченной линиями

Запрос area between y=|x|, y=x^2-6

Алгебра

Решить уравнение: solve x^2 + 4x + 6 = 0

Решить систему: x+y=10, x-y=4

Решить уравнение в целых числах: solve 3x+4y=5 over the integers

Разложение многочлена на множители: factor 2x^5-19x^4+58x^3-67x^2+56x-48

Раскрыть скобки: expand (x+1)^3

Упростить выражение: simplify cos(arcsin(x)/2)

Функции

Область определения: domain of f(x,y) = log(1-(x^2+y^2))

Область значений: range of 1/sqrt(x^2+1) restricted to 1 < x < 4

Период функции: period y=sin(x)*cos(3x)

Четность функции: is sin(x+pi/4)+cos(x+pi/4) an even function?

Предел функции: Limit/x, x -> 0]

Первая производная по переменной x: D

Вторая производная по переменной x: D

Интеграл: Integrate Log/x^5, x=1..Infinity

Минимумы: minimize x^4-x

Максимумы: maximize x(1-x)e^x

Числа

Если ввести число, например, 28, система выдает всё, что знает об этом числе — простое ли оно, разложение на простые множители, перевод в двоичную систему, запись римскими цифрами, разложение в сумму квадратов и прочее.

Последняя цифра числа: last digit of 9^9^9

Последняя ненулевая цифра числа: last nonzero digit of 178,000!

Цепные дроби: continued fraction 12/67

Число прописью: write out 10^39

Выдать 200 цифр числа пи (или другой константы): pi to 200 digits

Отобразить число или интервал на числовой оси: interval [-sqrt(5), 1+sqrt(5)]

Выдать все простые числа, меньшие 100: primes

Простое число, ближайшее к указанному: prime closest to 169743212304

Миллионное простое число: 1,000,000th prime

Разложить на простые множители: factor 70560

Показать все делители числа: divisors 3600

Геометрия

Треугольник с указанными сторонами: triangle 5, 12, 13

Окружность, вписанная в треугольник: incircle of triangle 13,14,15

Окружность: circle, diameter=10

Шестиугольник: hexagon, perimeter=100

Правильный n-угольник (полигон): 19-gon

Последовательности

Предел последовательности: limit (1+1/n)^n, n->infinity

Суммы: 3+12+27+...+300

Произведения: 2 * 4 * 6 * ... * 36

Пытается распознавать последовательности, выдает формулу: 1, 4, 9, 16, 25, ...

Рекуррентную формулу преобразовать в обычную: g(0)=1, g(n+1)=n^2+g(n)


И много всякого разного умеет Wolfram Alpha, это, конечно, малая толика.

Подготовка к ВНО

«Умение ставить правильные вопросы есть уже важный и необходимый признак ума или проницательности. Если вопрос сам по себе бессмыслен и требует бесполезных ответов, то, кроме стыда для вопрошающего, он имеет иногда еще тот недостаток, что побуждает неосмотрительного слушателя к нелепым ответам и создает смешное зрелище: один (по выражению древних) доит козла, а другой держит под ним решето.» — писал великий немецкий философ Иммануил Кант.

В качестве иллюстрации возможностей Wolfram|Alpha решим 11-й вариант из сборника заданий для подготовки итоговых контрольных работ, 11 класс, автор Гончаренко С.В. (Ранок, 2015) [ , , ]

1. Сколько процентов составляет число 9 от числа 45?
Запрос: what percentage 9 of 45

Ответ: Г) 20% 2. Представить выражение в виде степени
Запрос: x^5 x^3

Заодно функция была проинтегрирована, продифференцирована, построен график, определена четность функции, область определения, область значений и т.д. Хотя нам пока это не надо, возьмем на заметку.
Ответ: Г) x^8 3. При каком значении переменной выражение не имеет смысла
Запрос: domain (2a-2)/(3a+9)

Ответ: Г) -3 4. Известно, что m < n. Указать правильное неравенство. Начинаем проверять варианты.
А) запрос m/7 > n/7 , выдал альтернативную форму m > n. Значит, не то.
Б) запрос m+10 > n+10 , выдал альтернативную форму m > n. Значит, снова не то.
В) запрос -2m< -2n , выдал сразу две альтернативные формы m > n и n < m. Что характерно, обе не подходят.
Значит, ответ Г) 1-4m > 1-4n, даже и проверять не будем. Хотя подозрительно — четыре раза подряд ответ Г). 5. Вынести множитель из-под знака корня
Запрос: (16c^4d^5)^(1/3)
Результат немного обескураживает, так как переменная c проинтерпретирована как скорость света.


Не вдаваясь в физический смысл дня в пятой степени, уточним запрос, кликнув по ссылке Use «c» as a variable instead :


Это уже ближе к истине, однако такого ответа в вариантах ответов нет. Листаем дальше — несколько удивительных трехмерных графиков, разложения в ряды и прочее. Но ничего похожего на ответ. Незачет. Добавление слова factor — то бишь разложить на множители — делу не помогло.

6. Указать неравенство, множеством решений которого является (1; +∞).

А) Запрос: solve 5^x

Вверх